漬害條件下有機肥替代化肥對小麥產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素及氮素吸收的影響

張曉文 趙建榮 曹嫣然 湯營營 趙名好

摘 要：小麥在漬害條件下，通過研究花后進行有機肥替代化肥對其產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素以及氮素吸收的影響，以期篩選出最適宜小麥的施肥配比。結(jié)果表明：有機肥替代化肥30%且進行追肥的處理4在漬害和正常環(huán)境下產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素等指標(biāo)都起到了促進作用。其中，有機肥替代化肥50%且進行追肥的處理6也可以適用于漬害條件下小麥的生長，但沒有處理4的效果突出。試驗確定了2種環(huán)境下最適宜小麥生長的有機肥與化肥配施比例，為小麥的抗?jié)n害栽培和肥料的合理配施提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：有機肥;漬害脅迫;小麥;產(chǎn)量構(gòu)成因素;氮累積量

中圖分類號 S512.1 文獻標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2021）15-0116-05

Effects of Organic Fertilizer Substitution on Wheat Yield， Yield Components and Nitrogen Uptake Under Waterlogging Conditions

ZHANG Xiaowen et al.

（Anhui Science and Technology University，F(xiàn)engyang 233100， China）

Abstract： In order to discuss the effects of organic fertilizer replacement after anthesis on wheat yield， yield components and nitrogen uptake under waterlogging conditions， a pot experiment was carried out. In this experiment， pot experiment was adopted. The results showed that the No.4 treatment with organic fertilizer replacing chemical fertilizer by 30% and topdressing had promoted the yield and yield components under waterlogging and normal conditions. The No. 6 treatment with organic fertilizer replacing 50% of chemical fertilizer and topdressing can also be applied to the growth of wheat under waterlogging conditions， but the effect is not as prominent as that of No. 4 treatment. This experiment provides a theoretical basis for waterlogging resistant cultivation of wheat and rational fertilizer application.

Key words： Organic fertilizer; Waterlogging stress; Wheat; Yield components; Production; The nitrogen accumulation quantity

1 引言

中國是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國，僅用世界7%的耕地面積養(yǎng)活了世界22%的人口。據(jù)統(tǒng)計，2009年中國水稻、玉米和小麥的產(chǎn)量分別占全球總產(chǎn)量的29.1%、20%和16.9%[1]。這些谷物產(chǎn)量的提升主要依賴于肥料的施用，肥料是作物的基礎(chǔ)，兩者相互補充。19世紀(jì)初，德國科學(xué)家李比希創(chuàng)立了植物營養(yǎng)學(xué)說，此后化學(xué)肥料逐漸走入人們的視野。隨著時間的推移，人們對化肥的依賴程度也越來越深。根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計：2017年我國農(nóng)用氮、磷、鉀化學(xué)肥料（折純）產(chǎn)量累計達6065.2萬t;2018年1—5月，我國農(nóng)用氮、磷、鉀化學(xué)肥料（折純）產(chǎn)量累計達2329.4萬t，約占世界總量的30%[2]。據(jù)調(diào)查[3]，1960年往后每隔10～20年，我國有機肥施用量占總施肥量的比例日漸減少，化肥施用比例越來越高。農(nóng)田中過量施用的化肥開始流入水域當(dāng)中，引起水體富營養(yǎng)化，造成大量地下水硝酸鹽污染[4]。施用有機肥或有機肥與化肥配施，不僅可以改良土壤，使土壤肥力增加，還可以提高土壤有機質(zhì)含量，減少肥料養(yǎng)分的損失率[5]。任祖涂等[6]研究表明，長期不合理的施用化肥，會導(dǎo)致作物體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)受阻。姜東等[7]研究表明，過量施化肥容易使作物發(fā)生倒伏，嚴(yán)重者還會導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境破壞、作物品質(zhì)降低、土壤肥力下降等不良影響。因此，科學(xué)合理的使用化肥就顯得至關(guān)重要。管建新[8]、彭耀林[9]等研究表明，有機肥與化肥配合施用能使作物增產(chǎn)，化肥滿足了植株長期養(yǎng)分的需求，有機肥養(yǎng)分釋放緩慢，可以滿足植株中后期的養(yǎng)分供應(yīng)，兩者配施起到了良好的效果。肥料是作物生長發(fā)育的重要因子，如何正確地施肥是影響作物產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。王立河[10]等研究顯示，黃瓜產(chǎn)量的提高與有機肥和氮肥的施肥比例有關(guān)。林咸永等[11]研究表明，作物在單獨施用化肥的情況下產(chǎn)量明顯降低，有機肥與化配合施用則產(chǎn)量提高，存在明顯差異。周莉華等[12]研究表明，在冬小麥上施用有機肥比單施化肥具有更高的增產(chǎn)空間。曹慶軍[13]等研究表明，施用有機肥對玉米的穗數(shù)、百粒重和穗長等相關(guān)產(chǎn)量構(gòu)成因素有著很大的影響。郭勝利[14]研究指出，通過大量數(shù)據(jù)分析，化肥和有機肥配施可以提升玉米和小麥20%以上的產(chǎn)量。蔡澤江[15]等研究表明，化肥有機替代可以保持玉米穩(wěn)產(chǎn)或提高。冀建華[16]等研究表明，化肥有機替代可以使雙季稻的產(chǎn)量提升?；屎蜔o機肥配施也可以改變大豆根的分布，提高其產(chǎn)量及養(yǎng)分利用率[17]。鄒長明[18]等研究表明，有機肥與無機肥配施，可以增加玉米的產(chǎn)量，長期施用也可減少作物產(chǎn)量的波動。本研究探索了花后漬害下有機肥替代化肥對淮麥32產(chǎn)量構(gòu)成因素、產(chǎn)量及氮素吸收的影響，分析了其產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素、氮素吸收含量等指標(biāo)，確定了2種環(huán)境下最適宜小麥生長的有機肥與化肥配施比例，以期為小麥高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)提供施肥科學(xué)依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 試驗地點 試驗于2019年進行，試驗地區(qū)位于鳳陽縣東華路9號安徽科技學(xué)院種植園內(nèi)。

2.2 供試材料 供試土壤為安徽科技學(xué)院種植園內(nèi)土壤。土壤pH值6.4，有機質(zhì)含量17.5g/kg，速效磷15mg/kg，速效鉀102mg/kg，堿解氮75.1mg/kg。供試作物為小麥，品種為淮麥32。供應(yīng)施肥的肥料種類：氮肥為尿素，磷肥為過磷酸鈣，鉀肥為氯化鉀。有機肥總養(yǎng)分為（N+P2O5+K2O）=6%。

2.3 試驗方法 試驗采用盆栽設(shè)計，6個肥料處理（見表1），重復(fù)6次，一共種植108盆小麥。每盆中裝土10kg，在前期每盆播種25粒小麥，收獲期取10株樣進行測定，多播種防止生長期間死亡?；视?018年10月31日施入，拔節(jié)肥于2019年3月10日施入。在小麥開花期前，所有小麥都正常灌水生長，在小麥開花期后進行小麥水分脅迫并在揚花后期搭建防鳥網(wǎng)。漬害試驗處理：在開花期對6個肥料處理的小麥進行漬水處理，漬水處理為在土壤表面保持1～2cm的水層，漬害處理10d，10d后正常灌水直至收獲。正常試驗處理：小麥生長期均為人工澆水，使小麥正常生長。漬害的水分脅迫處理前期與正常灌水處理保持一致。小麥生長期間所有澆水均為人工澆水。6個肥料處理中設(shè)置對照處理，分別為1（不施肥），2（100%化肥），3（30%有機肥+70%化肥，一次性基肥施入），4（30%有機肥+70%化肥，基肥后還有拔節(jié)肥），5（50%有機肥+50%化肥，一次性基肥施入），6（30%有機肥+70%化肥，基肥后還有拔節(jié)肥）。

2.4 統(tǒng)計分析

2.4.1 小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素測定 到小麥成熟期，每個處理選擇5株小麥樣品進行考種，測定千粒重、株高、穗粒數(shù)、有效穗數(shù)等。產(chǎn)量測構(gòu)成因素測定樣品有效穗數(shù)，穗粒數(shù)，籽粒脫粒測定籽粒千粒重。

2.4.2 小麥產(chǎn)量的計算 根據(jù)測定出小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素，根據(jù)產(chǎn)量計算公式：理論產(chǎn)量（kg/hm2）=每hm2穗數(shù)（萬）×穗粒數(shù)（粒）×千粒重（區(qū)試，g）/100×85%。

2.4.3 地上部植株氮含量與累積量測定 在小麥苗期（1月13日）、拔節(jié)期（3月26日）、孕穗期（4月18日）、收獲期（5月30日）采集長勢接近的地上部小麥樣品，稱鮮重后采用烘干法測定，進行105°殺青半小時后轉(zhuǎn)80°到恒重。再過0.5mm篩，測定植株的氮含量。植株采用硫酸—過氧化氫法對植物樣進行消煮，全氮測定采用奈氏比色法測定。

2.5 數(shù)據(jù)處理 采用Excel 2010和SPSS軟件對數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，差異顯著性測驗采用LSD法。

3 結(jié)果與分析

3.1 對小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響 從表2、表3可以看出，不同施肥方式對小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素有著顯著性差異。小麥在漬害條件下，各處理的株高在50.2～70.1cm，各處理間差異性不顯著，但施肥處理的小麥株高都高于不施肥處理。其中，有機肥與化肥配施的處理4相對較高，為70.1cm，而處理1僅為50.2cm。供試小麥的穗粒數(shù)在27～41粒/穗，其中處理6最高，比處理1高出51.8%。有機肥與化肥配施在一定程度上可以增加小麥的穗粒數(shù)。供試小麥有效穗數(shù)上以處理4與處理6相對較高，顯高于處理1。漬害小麥千粒重在39.2～46.9g，差異較為明顯。其中處理4與處理6分別為46.9g、44.2g，比處理1增高19.6%，12.8%。增施肥料處理的小麥在一定程度上促進了產(chǎn)量構(gòu)成因素的變化。小麥在正常環(huán)境下，產(chǎn)量構(gòu)成因素受肥料的影響較大?；贷?2的株高在53.4～76.5cm，平均為69.8cm，其中處理1的株高明顯最低，為53.4cm，與處理4差異性顯著，處理4比處理1增高43.3%。供試小麥隨著施肥量的增加其穗粒數(shù)也有影響，其中小麥在處理4下，穗粒數(shù)達到最大，為50.8粒/穗，而不施肥處理1最低，為35.0粒/穗，差異較為明顯。有機肥與化肥配施促進了小麥分蘗，所以在有效穗數(shù)上有機肥與化肥配施的處理明顯高于不施肥的處理1與純施化肥的處理2。其中，處理4的分蘗最多，處理1的最少。供試小麥在千粒重的數(shù)值上差異并不顯著，但有機肥與化肥配施在一定程度上也能增加千粒重。其中以處理4、處理3、處理6的千粒重最高，分別為48.9g、47.5g、47g，比處理1高出19.3%、15.8%、14.7%。

3.2 對小麥產(chǎn)量的影響 對氮肥、磷肥、鉀肥與蕎麥產(chǎn)量關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)，氮肥施用可提高蕎麥的產(chǎn)量[19]。從圖1可以看出，漬害水分脅迫下對小麥產(chǎn)量的影響較大，但是根據(jù)化肥的有機配施可以起到對產(chǎn)量的保護作用，其中處理4有機化肥的配施作用下，漬害處理和正常灌水下小麥的產(chǎn)量都較高，漬害處理的產(chǎn)量達到47.28g/盆，正常灌水的產(chǎn)量達到71.79g/盆，處理2說明普通化肥對小麥的產(chǎn)量保護作用并不大，正常灌水下的產(chǎn)量為44.71g/盆，漬害處理下的產(chǎn)量為23.33g/盆，與漬害處理下小麥的產(chǎn)量差異較大。

3.3 對小麥地上部植株氮含量的影響 從圖2可以看出，隨著小麥生育期的發(fā)育，小麥氮含量呈遞減的趨勢，小麥在漬害條件下，各處理間氮素含量不同。到了收獲期，小麥因受到水分脅迫，其氮素含量在0.1%～0.189%，其中處理1的氮素含量在0.1%，是所有處理中最低。處理4相對最高，為0.189%。30%有機肥替代化肥起到了氮素調(diào)控的作用，說明適量的漬害下有機肥與化肥配氮素含量沒有明顯下降。綜合考慮，小麥在漬害條件下，處理4小麥氮素相對較高，營養(yǎng)條件較好。小麥在正常條件下，各處理間氮素含量存在差異。

從圖3可以看出，小麥苗期、拔節(jié)期、孕穗期的氮素含量與漬害條件下相同。到了收獲期，小麥各處理間的氮素含量各有不同。其中，供試小麥的氮素含量在0.13%～0.21%，平均氮素含量為0.17%，處理4與處理3相對較高，分別為0.21%、0.19%。處理1的最低，為0.13%。正常生長下小麥氮素含量以有機肥與化肥配施相對較高，綜合考慮，處理4對小麥正常處理下氮素營養(yǎng)較好，適宜配施。

3.4 對小麥地上部植株氮素累積量的影響 從圖4和圖5可以看出，小麥在漬害和正常灌水下，地上部植株氮素累積量都呈上升的趨勢。各供試處理中，小麥在苗期、拔節(jié)期、孕穗期的平均氮素累積量分別為0.009g/株、0.051g/株、0.06g/株。而到了收獲期，2個條件下的小麥氮素累積量各有不同。在小麥漬害的條件下，收獲期平均氮素累積量為0.07g/株。在小麥正常灌水條件下，收獲期平均氮素累積量為0.078g/株。其中，處理4與6的氮素含量相對較高，說明有機肥與化肥配施可以提高氮素的吸收積累，這與王昌全[19]的研究結(jié)果相似。

4 討論

有機肥替代化肥可以緩解漬害對小麥生長發(fā)育的影響。通過小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素指標(biāo)得出：在漬害的水分脅迫下，小麥千粒重比正常灌水的小麥千粒重輕，其中漬害和正常灌水下都以處理4相對較高，株高上，2個環(huán)境下都以處理4相對較高，但漬害處理下小麥比正常灌水?dāng)?shù)值降低6.5%。這與趙世偉[21]的研究結(jié)論相同。在正常環(huán)境下，小麥有機肥替代化肥30%在產(chǎn)量構(gòu)成因素上得到了明顯提升，比替代50%化肥效果顯著，這與唐先干等[22]的研究結(jié)果相似，并且有機肥的增施可以很好地促進小麥分蘗數(shù)，使有效穗數(shù)變多。在小麥產(chǎn)量的影響上，化肥的有機配施對小麥的產(chǎn)量起到了保護作用，其中處理4化肥有機配施的小麥無論在漬害和正常灌水下的產(chǎn)量都比其他的處理要高。張輝等[23]研究表明，小麥生物量的增加與養(yǎng)分吸收量存在密切關(guān)系，養(yǎng)分吸收量是生物量累積的基礎(chǔ)。漬害的水分脅迫下，至收獲期，小麥地上部植株氮含量，處理4含量最高，氮累積量以處理4和處理6相對最高。

有機肥替代化肥可以促進小麥在正常灌水條件下的生長發(fā)育。通過小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素得出：小麥在水分脅迫下雖產(chǎn)量構(gòu)成因素受到影響，但化肥與有機肥配施起了保護作用，在漬害條件下，處理4與處理6在產(chǎn)量構(gòu)成因素中數(shù)值相對較高，與不施肥處理有著差異較顯著。在正常灌水條件下，小麥?zhǔn)┓收w趨勢較好，但由于有機肥與化肥配施后期逐漸釋放養(yǎng)分，所以處理4明顯長勢優(yōu)于其余處理。可見，處理4在2個條件下對小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素起著促進作用。

5 結(jié)論

本試驗通過孕穗期后對小麥進行漬害水分脅迫，篩選出最適宜小麥高產(chǎn)和氮素吸收的施肥處理，效果明顯，這與李順[24]的研究結(jié)果一致。有機肥與無機肥配合施用是改善土壤氮素有效性的最佳選擇[25]。由本次試驗可知，有機肥替代化肥30%且進行追肥的處理4在漬害和正常環(huán)境下生長和產(chǎn)量都起到了促進作用。其中，有機肥替代化肥50%且進行追肥的處理6也可以適用于漬害條件下小麥的生長，但沒有處理4的效果突出。雖然處理4在小麥的各項指標(biāo)中養(yǎng)分含量都較高，但與處理3差異不顯著。處理3與處理4均為有機肥30%+70%化肥，但處理4增加了后期追肥。為了節(jié)省人工成本與減本增效，處理3不追肥處理更適宜推廣。

參考文獻

[1]Fan M，Christie P，Zhang W.，et al. Crop productivity，fertilizer use，and soil quality in China. Food Security and Soil Quality （Advances in Soil Science），CRC Press，Boca Raton，F(xiàn)L，USA，2010：87-107.

[2]國家統(tǒng)計局.智妍咨詢整理.2018年中國農(nóng)用氮、磷、鉀化學(xué)肥料（折純）產(chǎn)銷量統(tǒng)計及增速分析[EB].http：//www.chyxx.com/industry/201807/658470.html，2018-07-13.

[3]Fan F，Li Z，Wakelin S. A，et al. Mineral fertilizer alters cellulolytic community structure and suppresses soil cellobiohydrolase activity in a long-term fertilization experiment. Soil Biology and Biochemistry，2012，55：70-77.

[4]Foy R H，Withers P J A. The contribution of agricultural phosphorus ?to eutrophication[J].Proceedings-Fertiliser Society （United Kingdom），1995.

[5]吳成龍，沈其榮，夏昭遠(yuǎn)，等.麥一稻輪作系統(tǒng)有機無機肥料配施協(xié)同氮素轉(zhuǎn)化的機制研究：小麥季15N去向分析[J].土壤學(xué)報，2010，47（5）：905-912.

[6]任祖淦，邱孝煊，蔡元呈，等.氮肥施用與蔬菜硝酸鹽積累的相關(guān)研究[J].生態(tài)學(xué)報，1998，18（5）：523-528.

[7]姜東，戴廷波，荊奇，等.有機無機肥長期配合施用對冬小麥籽粒品質(zhì)的影響[J].生態(tài)學(xué)報，2004，24（7）：1548-1555.

[8]管建新，王伯仁，李冬初化肥有機肥配合對水稻產(chǎn)量和氮素利用的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2009，11：96-100.

[9]彭耀林，朱俊英，唐建軍，等.有機無機肥長期配施對水稻產(chǎn)量及干物質(zhì)生產(chǎn)特性的影響[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004，26（4）：485-490.

[10]王立河，孫新政，趙喜茹，等.有機肥與氮肥配施對日光溫室黃瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2006，22（11）：237-242.

[11]林咸永，何念祖.不同水稻品種對鉀的吸收和利用的差異及其與產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)系[J].土壤通報，1995，26（7）：49-52.

[12]周莉華.長期施用生物有機肥對冬小麥和夏玉米生產(chǎn)效應(yīng)的研究[D].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

[13]曹慶春.高施肥水平下密度對春玉米產(chǎn)量的影響[J].玉米科學(xué)，2009，17（3）：113-115.

[14]郭勝利，周印東，張文菊，等.長期施用化肥對糧食生產(chǎn)和土壤質(zhì)量性狀的影響[J].水土保持研究，2003，10（1）：16-22.

[15]蔡澤江，孫楠，土伯仁，等.長期施肥對紅壤pH、作物產(chǎn)量及氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收的影響.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2011，17（1）：71-78.

[16]冀建華，侯紅乾，劉益仁，等.長期施肥對雙季稻產(chǎn)量變化趨勢、穩(wěn)定性和可持續(xù)性的影響[J].土壤學(xué)報，2015，52（3）：607-618.

[17]薛紅.增施氮、磷、鉀和有機肥對大豆產(chǎn)量、品質(zhì)的影響及經(jīng)濟效益分析[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2009（7）：109-110.

[18]鄒長明，孫善軍，支婧婧，等.配方施肥和有機肥對玉米生長和產(chǎn)量的影響[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2008，14（21）：108-109.

[19]張艷軍，胡選江，劉佳，等.施氮量對煙后苦蕎產(chǎn)量及植株養(yǎng)分吸收量的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2021，37（7）：19-23.

[20]王昌全，李廷強，夏建國，等.有機無機復(fù)合肥對農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2001，19（3）：241-244.

[21]趙世偉，管秀娟，吳金水.不同生育期漬害對冬小麥產(chǎn)量及水分利用效率的影響[J].灌溉排水，2001，20（4）：56-59.

[22]唐先干，劉光榮，徐昌旭，等.有機無機肥配施對稻穗不同部位粒重與結(jié)實率的影響.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2015（5）：1336-1342.

[23]張輝，馬洪波，朱德進，等.不同施肥處理對油菜生物量累積，分配及養(yǎng)分吸收的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報，2012，28（5）：1042-1048.

[24]李順，李廷亮，何冰，等.有機肥替代化肥對旱地小麥水氮利用及經(jīng)濟效益的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（8）：1359-1365.

[25]王家寶，孫義祥，李虹穎，等.生物有機肥用量及部分替代化肥對小麥產(chǎn)量效應(yīng)的研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2020，36（36）：6-11.

（責(zé)編：張宏民）